JP6349096B2 - Tool inspection method and tool inspection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、工具検査方法及び工具検査装置に関するものである。 The present invention relates to a tool inspection method and a tool inspection apparatus.
特許文献１には、工具チップの欠損を検査する方法として、フライス盤の工具を走行ロボットによって移送してチップ検査交換作業台上の治具に固定し、ストラクチャライトユニットの投光窓からスリット光を工具チップに投光し、工具チップのカメラ撮影を行って画像処理装置で解析し、工具チップの欠損の大きさを表わす指標データを求めて交換必要性を判定することが開示されている。工具チップの交換必要性については、工具チップのエッジ部から進行する摩耗によって形成される凹部のＹ軸方向とＺ軸方向の拡がりを指標データとして認識し、その指標データが予め設定された許容値を超えた場合に交換必要性ありと判定される。 In Patent Document 1, as a method of inspecting a chip of a tool tip, a tool of a milling machine is transferred by a traveling robot and fixed to a jig on a tip inspection / exchange work table, and slit light is emitted from a light projection window of a structure light unit. It is disclosed that the tool tip is projected, the tool tip is photographed with a camera, analyzed by an image processing apparatus, and index data representing the size of the tool tip defect is obtained to determine the necessity for replacement. Regarding the necessity of tool tip replacement, the Y-axis direction and Z-axis direction spread of the recess formed by wear progressing from the edge portion of the tool tip is recognized as index data, and the index data is a preset allowable value. It is determined that there is a need for replacement when the value exceeds.
特許文献１に記載の方法では、摩耗によって形成される凹部のＹ軸方向とＺ軸方向の拡がりを測定するにあたって、工具チップをカメラにて撮影する際に工具チップを検査位置に位置決めする必要がある。つまり、工具チップの交換必要性を正確に判定するためには、工具チップを検査位置に正確に位置決めする必要がある。 In the method described in Patent Document 1, it is necessary to position the tool tip at the inspection position when photographing the tool tip with a camera when measuring the spread in the Y-axis direction and the Z-axis direction of the recess formed by wear. is there. That is, in order to accurately determine whether the tool tip needs to be replaced, it is necessary to accurately position the tool tip at the inspection position.
したがって、特許文献１に記載の方法では、工具チップの交換必要性の精度は工具チップの位置決め精度に影響を受けることになる。また、工具チップを位置決めする時間が必要であるため、工具チップの交換必要性を判定するのに時間がかかってしまう。 Therefore, in the method described in Patent Document 1, the accuracy of the tool tip replacement necessity is affected by the positioning accuracy of the tool tip. Further, since it takes time to position the tool tip, it takes time to determine whether the tool tip needs to be replaced.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な方法で精度良く工具を検査することが可能な工具検査方法及び工具検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a tool inspection method and a tool inspection apparatus capable of inspecting a tool with a simple method with high accuracy.
本発明に係る工具検査方法は、基準となる基準工具を撮影して基準画像を取得する基準画像取得工程と、検査対象となる対象工具を撮像して検査対象画像を取得する検査対象画像取得工程と、前記基準画像と前記検査対象画像を周波数分解して得られる位相成分に基づいて、前記基準画像と前記検査対象画像との相関値を演算する相関値演算工程と、前記相関値に基づいて前記対象工具の劣化度合を判定する判定工程と、を備えることを特徴とする。 The tool inspection method according to the present invention includes a reference image acquisition step of acquiring a reference image by photographing a reference tool as a reference, and an inspection target image acquisition step of acquiring an inspection target image by capturing a target tool to be inspected A correlation value calculating step of calculating a correlation value between the reference image and the inspection target image based on a phase component obtained by frequency-decomposing the reference image and the inspection target image, and based on the correlation value A determination step of determining the degree of deterioration of the target tool.
本発明に係る工具検査装置は、検査対象となる対象工具を撮像して検査対象画像を取得する検査対象画像取得部と、基準工具の基準画像と前記検査対象画像を周波数分解して得られる位相成分に基づいて、前記基準画像と前記検査対象画像との相関値を演算する相関値演算部と、前記相関値に基づいて前記対象工具の劣化度合を判定する判定部と、を備えることを特徴とする。 A tool inspection apparatus according to the present invention includes an inspection target image acquisition unit that acquires an inspection target image by imaging a target tool to be inspected, and a phase obtained by frequency-resolving a reference image of a reference tool and the inspection target image A correlation value calculation unit that calculates a correlation value between the reference image and the inspection target image based on a component, and a determination unit that determines a degree of deterioration of the target tool based on the correlation value. And
本発明によれば、基準画像と検査対象画像を周波数分解して得られる位相成分に基づいて演算される基準画像と検査対象画像との相関値に基づいて対象工具の劣化度合が判定されるため、検査対象となる対象工具を位置決めすることなく検査することができる。したがって、簡単な方法で精度良く工具を検査することができる。 According to the present invention, the degree of deterioration of the target tool is determined based on the correlation value between the reference image calculated based on the phase component obtained by frequency decomposition of the reference image and the inspection target image and the inspection target image. The inspection can be performed without positioning the target tool to be inspected. Therefore, the tool can be inspected with high accuracy by a simple method.
＜第１実施形態＞
まず、図１〜４を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の第１実施形態に係る工具検査装置１００は、工具の劣化度合を測定する検査装置である。本実施形態では、検査対象が各種工具のスローアウェイチップである場合について説明する。 The tool inspection apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention is an inspection apparatus that measures the degree of tool deterioration. In this embodiment, a case where the inspection target is a throw-away tip of various tools will be described.
図１に示すように、工具検査装置１００は、加工装置に実装されたスローアウェイチップの刃先を撮影して検査対象画像を取得する検査対象画像取得部としてのカメラ１と、カメラ１にて取得した画像データの画像処理を行い、スローアウェイチップの劣化度合を判定するコンピュータ２と、を備える。カメラ１は加工装置に取り付けられる。コンピュータ２は加工装置に隣接して設けてもよいし、加工装置と離れた場所に設けてもよい。 As shown in FIG. 1, the tool inspection apparatus 100 is acquired by a camera 1 as an inspection target image acquisition unit that acquires an inspection target image by photographing a cutting edge of a throw-away tip mounted on a processing apparatus. And a computer 2 that performs image processing of the image data and determines the degree of deterioration of the throw-away chip. The camera 1 is attached to a processing apparatus. The computer 2 may be provided adjacent to the processing device, or may be provided at a location away from the processing device.
コンピュータ２は、画像データを表示可能な表示部としてのディスプレイ２１と、ユーザからの指示が入力可能な入力部としてのキーボード２２及びマウス２３と、を備える。コンピュータ２には、基準工具としての未使用のスローアウェイチップの刃先の画像が基準画像として保存されている。コンピュータ２は、カメラ１にて撮影された検査対象画像とコンピュータ２に予め保存された基準画像との比較に基づいて、検査対象であるスローアウェイチップの劣化度合を判定する。具体的には、相関値演算部にて検査対象画像と基準画像との相関値を演算し、判定部にて相関値に基づいてスローアウェイチップの劣化度合を判定する。 The computer 2 includes a display 21 as a display unit capable of displaying image data, and a keyboard 22 and a mouse 23 as input units capable of inputting an instruction from a user. The computer 2 stores an image of the cutting edge of an unused throw-away tip as a reference tool as a reference image. The computer 2 determines the degree of deterioration of the throw-away chip that is the inspection target based on the comparison between the inspection target image captured by the camera 1 and the reference image stored in the computer 2 in advance. Specifically, the correlation value calculation unit calculates a correlation value between the inspection target image and the reference image, and the determination unit determines the deterioration degree of the throw-away chip based on the correlation value.
次に、スローアウェイチップの検査方法について詳しく説明する。 Next, the throw-away tip inspection method will be described in detail.
検査前の準備として、予め未使用のスローアウェイチップの刃先を撮像し、検査対象の劣化度合を判定する上での基準となる基準画像を取得する（基準画像取得工程）。取得した画像はコンピュータ２に保存する。 As preparation before the inspection, the cutting edge of an unused throw-away tip is imaged in advance, and a reference image serving as a reference for determining the degree of deterioration of the inspection target is acquired (reference image acquisition step). The acquired image is stored in the computer 2.
図２に示すステップ１１〜１４の手順でスローアウェイチップの検査が行われる。 The throw-away tip is inspected in the procedure of steps 11 to 14 shown in FIG.
ステップ１１では、スローアウェイチップの使用回数が予め設定された所定回数に達したか否かを判定する。スローアウェイチップの使用回数は、スローアウェイチップを使用して加工した加工物の数をカウントすることよって得られる。なお、これに代わり、スローアウェイチップの使用時間、つまり、スローアウェイチップを使用して加工物を加工した時間が所定時間に達したか否かを判定するようにしてもよい。 In step 11, it is determined whether or not the number of uses of the throw-away tip has reached a predetermined number of times set in advance. The number of times the throwaway tip is used can be obtained by counting the number of workpieces processed using the throwaway tip. Instead of this, it may be determined whether or not the usage time of the throw-away tip, that is, the time for processing the workpiece using the throw-away tip has reached a predetermined time.
ステップ１１にてスローアウェイチップの使用回数が所定回数に達したと判定した場合には、ステップ１２に進む。 If it is determined in step 11 that the number of times the throwaway tip has been used has reached a predetermined number, the process proceeds to step 12.
ステップ１２では、スローアウェイチップの刃先の画像をカメラ１にて撮像して検査対象画像を取得する（検査対象画像取得工程）。 In step 12, an image of the tip of the throw-away tip is captured by the camera 1 to acquire an inspection target image (inspection target image acquisition step).
ステップ１３では、カメラ１で取得した検査対象画像をコンピュータ２で読み込み、コンピュータ２にて基準画像と検査対象画像の相関値を演算する（相関値演算工程）。相関値とは、基準画像と検査対象画像の類似度を示す値である。相関値は位相限定相関法を用いて演算する。位相限定相関法とは、画像に対してフーリエ変換を行った際に得られる画像の形状情報を持つ位相成分のみを用いる相関法である。つまり、画像の輝度情報である振幅成分を正規化し、画像の形状情報である位相成分のみを用いる相関法である。このように、ステップ１３では、基準画像と検査対象画像を周波数分解して得られる位相成分に基づいて、基準画像と検査対象画像との相関値を演算する。 In step 13, the inspection object image acquired by the camera 1 is read by the computer 2, and the computer 2 calculates a correlation value between the reference image and the inspection object image (correlation value calculation step). The correlation value is a value indicating the similarity between the reference image and the inspection target image. The correlation value is calculated using the phase only correlation method. The phase only correlation method is a correlation method using only phase components having shape information of an image obtained when Fourier transform is performed on the image. That is, this is a correlation method that normalizes the amplitude component that is the luminance information of the image and uses only the phase component that is the shape information of the image. As described above, in step 13, the correlation value between the reference image and the inspection target image is calculated based on the phase component obtained by frequency decomposition of the reference image and the inspection target image.
比較する２つの画像をf1(x,y)，f2(x,y)、それらのフーリエ変換をF1(u,v)，F2(u,v)、フーリエ変換から得られる位相成分をF1'(u,v)，F2'(u,v)とすると、位相限定相関関数g(x,y)は以下のG(u,v)を逆フーリエ変換することによって得られる。なお、F2*はF2の複素共役を表す。 The two images to be compared are f 1 (x, y) and f 2 (x, y), their Fourier transform is F 1 (u, v), F 2 (u, v), and the phase component obtained from the Fourier transform Is F 1 ′ (u, v) and F 2 ′ (u, v), the phase-only correlation function g (x, y) is obtained by inverse Fourier transform of the following G (u, v). Incidentally, F2 * denotes the complex conjugate of F 2.
位相限定相関法は、画像の位相成分である形状情報のみを用いるものであるため、類似している２つの画像に対して適用すると位相限定相関関数は鋭いピークを示す。位相限定相関関数の複数のピークのうち最大値を相関値として類似度を評価する。同一の画像に対して位相限定相関法を適用すると、相関値は１．０となり、類似の画像に対して位相限定相関法を適用すると相関値は画像の類似に応じて変化する。つまり、基準画像と検査対象画像に対して位相限定相関法を適用すると、相関値は、スローアウェイチップの劣化度合が小さい場合には１．０に近い値になり、劣化が進行する程０に近い値となる。 Since the phase only correlation method uses only shape information that is a phase component of an image, the phase only correlation function shows a sharp peak when applied to two similar images. The degree of similarity is evaluated using the maximum value among the plurality of peaks of the phase-only correlation function as the correlation value. When the phase only correlation method is applied to the same image, the correlation value becomes 1.0, and when the phase only correlation method is applied to a similar image, the correlation value changes according to the similarity of the images. That is, when the phase-only correlation method is applied to the reference image and the inspection target image, the correlation value becomes a value close to 1.0 when the degree of deterioration of the throw-away chip is small, and becomes 0 as the deterioration progresses. A close value.
図３Ａに、未使用のスローアウェイチップの刃先の画像である基準画像を示し、図３Ｂ，３Ｃ，及び３Ｄに、スローアウェイチップの刃先の画像である検査対象画像を示す。図３Ｂ，３Ｃ，及び３Ｄは、それぞれ未使用状態、１００回使用後、及び２００回使用後の画像である。 FIG. 3A shows a reference image that is an image of the blade tip of an unused throw-away tip, and FIGS. 3B, 3C, and 3D show an image to be inspected that is an image of the blade tip of the throw-away tip. 3B, 3C, and 3D are images that are unused, after 100 times of use, and after 200 times of use, respectively.
図３Ａに示す基準画像と図３Ｂ〜３Ｄに示す検査対象画像とに位相限定相関法を適用することによって得られる基準画像と検査対象画像との相関値を表１に示す。また、表１には、比較例として、図３Ａに示す基準画像と図３Ｂ〜３Ｄに示す検査対象画像とに従来法である正規化相互相関法を適用することによって得られる基準画像と検査対象画像との相関値も示す。正規化相互相関法は、画像の輝度情報である振幅成分と画像の形状情報である位相成分との双方を用いる相関法である。 Table 1 shows correlation values between the reference image and the inspection target image obtained by applying the phase-only correlation method to the reference image shown in FIG. 3A and the inspection target images shown in FIGS. Table 1 also shows, as a comparative example, a reference image obtained by applying a conventional cross-correlation method to the reference image shown in FIG. 3A and the inspection object images shown in FIGS. The correlation value with the image is also shown. The normalized cross-correlation method is a correlation method that uses both an amplitude component that is luminance information of an image and a phase component that is shape information of the image.
表１からわかるように、位相限定相関法による相関値は、１００回使用、２００回使用とスローアウェイチップの摩耗が進むにつれて低下している。また、位相限定相関法による相関値は正規化相互相関法による相関値と比較して低いことから、位相限定相関法は正規化相互相関法と比較して類似度を評価する感度が優れているといえる。このように、位相限定相関法は形状情報である位相成分に特化したものであるため、スローアウェイチップの摩耗に伴う形状変化に応じて相関値が感度良く低下する。よって、位相限定相関法による相関値を利用することによって、基準画像と検査対象画像の類似度を精度良く評価することができるといえる。 As can be seen from Table 1, the correlation value obtained by the phase-only correlation method decreases as wear of the throw-away tip progresses after 100 times of use and 200 times of use. In addition, since the correlation value obtained by the phase-only correlation method is lower than the correlation value obtained by the normalized cross-correlation method, the phase-only correlation method is superior in sensitivity for evaluating the degree of similarity compared to the normalized cross-correlation method. It can be said. Thus, since the phase only correlation method is specialized for the phase component which is shape information, the correlation value decreases with high sensitivity according to the shape change accompanying wear of the throw-away tip. Therefore, it can be said that the similarity between the reference image and the inspection object image can be accurately evaluated by using the correlation value obtained by the phase only correlation method.
図４Ａに基準画像を示し、図４Ｂ及び４Ｃに検査対象画像を示す。図４Ｂに示す検査対象画像は基準画像と同一の画像であり、図４Ｃに示す検査対象画像は基準画像に対して位置がずれた画像である。 FIG. 4A shows a reference image, and FIGS. 4B and 4C show inspection target images. The inspection target image shown in FIG. 4B is the same image as the reference image, and the inspection target image shown in FIG. 4C is an image whose position is shifted from the reference image.
図４Ａに示す基準画像と図４Ｂ，４Ｃに示す検査対象画像とに位相限定相関法を適用することによって得られる基準画像と検査対象画像との相関値を表２に示す。また、表２には、比較例として、図４Ａに示す基準画像と図４Ｂ，４Ｃに示す検査対象画像とに従来法である正規化相互相関法を適用することによって得られる基準画像と検査対象画像との相関値も示す。 Table 2 shows correlation values between the reference image and the inspection target image obtained by applying the phase-only correlation method to the reference image shown in FIG. 4A and the inspection target images shown in FIGS. 4B and 4C. Further, Table 2 shows, as a comparative example, a reference image obtained by applying the normalized cross-correlation method, which is a conventional method, to the reference image shown in FIG. 4A and the inspection object images shown in FIGS. 4B and 4C and the inspection object. The correlation value with the image is also shown.
表２からわかるように、正規化相互相関法による相関値は、検査対象画像が位置ずれ画像である場合には１．０よりも低く、基準画像と検査対象画像を同一画像と認識できない。これに対して、位相限定相関法による相関値は、検査対象画像が位置ずれ画像でも１．０であり、位置ずれした検査対象画像を基準画像と同一画像と認識している。これは、位相限定相関法では画像の位置ずれは、位相成分のずれとして考えることができるため、画像の位置ずれがある場合には画像の位置ずれ分だけ相関ピークのずれが生じ、位置ずれ画像と基準画像とを同一画像として認識することができるためである。この際、相関ピークの値は変化しないので、位置ずれの補正をする必要がない。したがって、位相限定相関法を用いれば基準画像と検査対象画像の位置合わせをすることなく、両者の類似度を評価することができる。 As can be seen from Table 2, the correlation value obtained by the normalized cross-correlation method is lower than 1.0 when the inspection target image is a misalignment image, and the reference image and the inspection target image cannot be recognized as the same image. On the other hand, the correlation value by the phase only correlation method is 1.0 even if the inspection target image is a misaligned image, and the misaligned inspection target image is recognized as the same image as the reference image. This is because, in the phase-only correlation method, an image misalignment can be considered as a phase component misalignment. Therefore, if there is an image misalignment, a correlation peak misalignment is generated by the misalignment of the image. This is because the reference image and the reference image can be recognized as the same image. At this time, since the value of the correlation peak does not change, it is not necessary to correct the positional deviation. Therefore, if the phase only correlation method is used, the similarity between the reference image and the inspection object image can be evaluated without aligning the reference image and the inspection object image.
以上のように、位相限定相関法による相関値を利用することによって、基準画像と検査対象画像の位置合わせをする必要がなく、かつ、両者の類似度を精度良く評価することができる。 As described above, by using the correlation value obtained by the phase-only correlation method, it is not necessary to align the reference image and the inspection target image, and the similarity between the two can be accurately evaluated.
図２に戻ってステップ１４では、ステップ１３にて演算した相関値、つまり、基準画像と検査対象画像に位相限定相関法を適用することによって得られた相関値に基づいてスローアウェイチップの劣化度合を判定する（判定工程）。例えば、ステップ１３にて演算した相関値が予め定められた値まで低下した際には、スローアウェイチップが寿命と判定する。また、相関値の大きさに応じて劣化レベル１〜５を予め設定しておき、劣化レベル５に達した場合にはスローアウェイチップが寿命と判定する。 Returning to FIG. 2, in step 14, the degree of deterioration of the throw-away chip based on the correlation value calculated in step 13, that is, the correlation value obtained by applying the phase only correlation method to the reference image and the inspection target image. Is determined (determination step). For example, when the correlation value calculated in step 13 decreases to a predetermined value, the throw-away tip is determined to have a lifetime. Further, deterioration levels 1 to 5 are set in advance according to the magnitude of the correlation value, and when the deterioration level 5 is reached, the throw-away tip is determined to have a lifetime.
以上で説明した基準画像と検査対象画像の画像処理、及びスローアウェイチップの劣化度合の判定は、コンピュータ２に記憶されたソフトウエアによって自動で実行される。その結果、スローアウェイチップが寿命と判定されれば、交換を促す通知が発せられる。 The above-described image processing of the reference image and the inspection target image and the determination of the degree of deterioration of the throw-away chip are automatically executed by software stored in the computer 2. As a result, if it is determined that the throw-away tip has reached the end of its life, a notification that prompts replacement is issued.
以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the above 1st Embodiment, there exists an effect shown below.
基準画像と検査対象画像を周波数分解して得られる位相成分に基づいて演算される基準画像と検査対象画像との相関値に基づいて対象工具の劣化度合が判定されるため、検査対象となる対象工具を位置決めする必要がなく、かつ、基準画像と検査対象画像の位置合わせをする必要もない。したがって、簡単な方法で精度良く工具を検査することができる。 Since the degree of deterioration of the target tool is determined based on the correlation value between the reference image calculated based on the phase component obtained by frequency decomposition of the reference image and the inspection target image and the inspection target image, the target to be inspected There is no need to position the tool, and there is no need to align the reference image and the inspection object image. Therefore, the tool can be inspected with high accuracy by a simple method.
従来は、工具の寿命を判断するには熟練した技術が必要であった。熟練した技術に頼らない場合には、安全な使用回数で工具を交換していた。しかし、本実施形態によれば、工具の刃先を撮影するだけで、自動で工具の寿命を判定することができるため、熟練した技術が不要であり、かつ、工具を真の寿命まで使い切ることができ、費用を低減することができる。 In the past, skilled techniques were required to determine tool life. When not relying on skilled technology, tools were changed at a safe number of uses. However, according to the present embodiment, it is possible to automatically determine the tool life simply by photographing the cutting edge of the tool, so that no skill is required, and the tool can be used up to the true life. And cost can be reduced.
＜第２実施形態＞
次に、図５及び６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点のみについて説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Hereinafter, only differences from the first embodiment will be described.
位相限定相関法を用いて演算された相関値による類似度評価は、基準画像と検査対象画像が整数ピクセルずれている場合には、精度良く評価できる。しかし、基準画像と検査対象画像にサブピクセルレベルのずれ、つまり一画素未満のずれがある場合には、類似度評価の精度が低下してしまう。例えば、一方向に２５ピクセルずれた同一の２つの画像に対して位相限定相関法を適用すると相関値は１．０になるのに対して、一方向に２５．５ピクセルずれた同一の２つの画像に対して位相限定相関法を適用すると相関値は、０．６程度に低下してしまう。このように、位相限定相関法を用いて演算された相関値による類似度評価は、ピクセルレベルでの評価である。 The similarity evaluation based on the correlation value calculated using the phase only correlation method can be evaluated with high accuracy when the reference image and the inspection target image are shifted by integer pixels. However, when there is a sub-pixel level shift between the reference image and the inspection target image, that is, a shift of less than one pixel, the accuracy of similarity evaluation is lowered. For example, when the phase-only correlation method is applied to the same two images that are shifted by 25 pixels in one direction, the correlation value becomes 1.0, whereas the same two images that are shifted by 25.5 pixels in one direction. When the phase only correlation method is applied to an image, the correlation value is reduced to about 0.6. Thus, the similarity evaluation based on the correlation value calculated using the phase only correlation method is an evaluation at the pixel level.
基準画像と検査対象画像にサブピクセルレベルのずれがある場合にでも、両画像の類似度を精度良く評価できるように、本第２実施形態では、基準画像と検査対象画像の相関値の演算方法が上記第１実施形態と異なる。以下に詳しく説明する。 In the second embodiment, a correlation value calculation method between the reference image and the inspection target image is used so that the similarity between the two images can be accurately evaluated even when the reference image and the inspection target image have a sub-pixel level shift. Is different from the first embodiment. This will be described in detail below.
位相限定相関法によって求められる位相限定相関関数g(n1,n2)は、sinc関数を用いることで下記式のように近似することができる。δ1,δ2はそれぞれ画像のＸ軸及びＹ軸方向（図３Ａ参照）のサブピクセルレベルのずれであり、−０．５≦δ1≦０．５、−０．５≦δ2≦０．５である。 The phase-only correlation function g (n 1 , n 2 ) obtained by the phase-only correlation method can be approximated by the following equation using the sinc function. δ 1 and δ 2 are sub-pixel level shifts in the X-axis and Y-axis directions (see FIG. 3A) of the image, respectively, −0.5 ≦ δ 1 ≦ 0.5, −0.5 ≦ δ 2 ≦ 0 .5.
図５は、サブピクセルのずれ量が(δ1,δ2)=(ｄ，０)である同一の２つの画像に位相限定相関法を適用したときの位相限定相関関数を表したグラフである。図５において実線の直線はピークとして現れる離散データである。２つの画像の相関値は、複数のピークのうちの最大値である０．８５程度であり、実際の相関値１．０よりも小さい値となっている。 FIG. 5 is a graph showing a phase-only correlation function when the phase-only correlation method is applied to the same two images in which the displacement amount of the subpixel is (δ 1 , δ 2 ) = (d, 0). . In FIG. 5, the solid line is discrete data that appears as a peak. The correlation value between the two images is about 0.85, which is the maximum value among the plurality of peaks, and is smaller than the actual correlation value 1.0.
実際の相関値１．０に対応する座標を０、その座標と最大相関値０．８５を示すピークに対応する座標とのずれ量をｄ（ピクセル）とすると、最大相関値近傍のピーク値の座標は、図５に示すように１＋ｄ,１−ｄ，２＋ｄ，２−ｄとなる。 Assuming that the coordinate corresponding to the actual correlation value 1.0 is 0 and the amount of deviation between the coordinate and the peak corresponding to the peak indicating the maximum correlation value 0.85 is d (pixels), the peak value near the maximum correlation value is The coordinates are 1 + d, 1-d, 2 + d, 2-d as shown in FIG.
基準画像と検査対象画像にサブピクセルレベルのずれがある場合の相関値は、座標ｄ，１＋ｄ,１−ｄ，２＋ｄ，２−ｄの各相関値の合計値に近似される。つまり、サブピクセルレベルの相関値は、位相限定相関関数の最大相関値とその最大相関値近傍の相関値との加算値に近似される。これについて説明する。 The correlation value when there is a subpixel level shift between the reference image and the inspection target image is approximated to the total value of the correlation values of coordinates d, 1 + d, 1-d, 2 + d, and 2-d. That is, the correlation value at the sub-pixel level is approximated to an addition value of the maximum correlation value of the phase-only correlation function and the correlation value in the vicinity of the maximum correlation value. This will be described.
図５に示した座標ｄ，１＋ｄ,１−ｄ，２＋ｄ，２−ｄについて、下記式のsinc関数を用いて相関値を計算する。 For the coordinates d, 1 + d, 1-d, 2 + d, 2-d shown in FIG. 5, the correlation value is calculated using the sinc function of the following equation.
図６に、ｄが取り得る全ての範囲である−０．５≦ｄ≦０．５において、５つの相関値を全て足し合わせたグラフを示す。図６からわかるように、−０．５≦ｄ≦０．５の全範囲において、近似相関値は約１．０となっているため、サブピクセルレベルの相関値は、位相限定相関関数の最大相関値とその最大相関値近傍の相関値との加算値で近似可能であることがわかる。 FIG. 6 shows a graph in which all of the five correlation values are added together in -0.5 ≦ d ≦ 0.5, which is the entire range of d. As can be seen from FIG. 6, since the approximate correlation value is about 1.0 in the entire range of −0.5 ≦ d ≦ 0.5, the correlation value at the subpixel level is the maximum of the phase-only correlation function. It can be seen that approximation is possible with the sum of the correlation value and the correlation value near the maximum correlation value.
以上のサブピクセルレベルの相関値の演算は、図２のフローチャートではステップ１３にて行われる。 The above calculation of the sub-pixel level correlation value is performed in step 13 in the flowchart of FIG.
本実施形態では、サブピクセルレベルの相関値は、最大相関値と、最大相関値を中心とする近傍４つの相関値と、の合計５つの相関値を加算して演算する場合について説明した。これに代わり、サブピクセルレベルの相関値は、最大相関値と、最大相関値を中心とする近傍２つの相関値と、の合計３つの相関値を加算して演算するようにしてもよい。つまり、座標ｄ，１＋ｄ,１−ｄの３つの相関値を加算するようにしてもよい。また、座標ｄ，１＋ｄ,１−ｄ，２＋ｄ，２−ｄ，３＋ｄ，３−ｄの７つの相関値を加算するようにしてもよい。このように、サブピクセルレベルの相関値は、位相限定相関関数の最大相関値とその最大相関値近傍の相関値とを加算することによって演算される。 In the present embodiment, the case where the correlation value at the sub-pixel level is calculated by adding a total of five correlation values of the maximum correlation value and the four correlation values in the vicinity centering on the maximum correlation value has been described. Alternatively, the sub-pixel level correlation value may be calculated by adding a total of three correlation values, that is, the maximum correlation value and two neighboring correlation values centered on the maximum correlation value. That is, three correlation values of coordinates d, 1 + d, 1-d may be added. Further, seven correlation values of coordinates d, 1 + d, 1-d, 2 + d, 2-d, 3 + d, and 3-d may be added. As described above, the correlation value at the sub-pixel level is calculated by adding the maximum correlation value of the phase-only correlation function and the correlation value near the maximum correlation value.
以上の第２実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the above 2nd Embodiment, there exists an effect shown below.
基準画像と検査対象画像にサブピクセルレベルのずれがある場合でも、位相限定相関関数の最大相関値とその最大相関値近傍の相関値とを加算して相関値を演算することによって、基準画像と検査対象画像の類似度を精度良く評価することができる。 Even when there is a sub-pixel level shift between the reference image and the inspection target image, by calculating the correlation value by adding the maximum correlation value of the phase-only correlation function and the correlation value in the vicinity of the maximum correlation value, It is possible to accurately evaluate the similarity of the inspection target image.
＜第１実施例＞
図７及び８を参照して、第１実施例について説明する。
<First embodiment>
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
使用環境が異なる同じ種類のスローアウェイチップ１，２，３を使用し、未使用のスローアウェイチップ１，２，３の刃先の基準画像と、使用回数別のスローアウェイチップ１，２，３の刃先の検査対象画像と、の相関値を演算して各スローアウェイチップ１，２，３の劣化度合を評価した。 Using the same type of throwaway tips 1, 2, and 3 in different usage environments, the reference image of the blade tip of the unused throwaway tips 1, 2, and 3, and the throwaway tips 1, 2, and 3 according to the number of uses The degree of deterioration of each throw-away tip 1, 2, 3 was evaluated by calculating the correlation value with the inspection target image of the blade edge.
相関値は、位相限定相関法によって演算すると共に、比較例として正規化相互相関法によっても演算した。位相限定相関法による相関値は、上記第２実施形態に示した方法で演算した。 The correlation value was calculated by the phase only correlation method and also by the normalized cross correlation method as a comparative example. The correlation value by the phase only correlation method was calculated by the method shown in the second embodiment.
図７に、スローアウェイチップ１，２，３の基準画像と検査対象画像を示す。検査対象画像は、図中左から未使用状態、１００回使用後、２００回使用後、２５０回使用後の画像である。また、図８Ａは、スローアウェイチップ１，２，３の基準画像と検査対象画像の位相限定相関法による相関値の使用回数に応じた変化を示すグラフであり、図８Ｂは、スローアウェイチップ１，２，３の基準画像と検査対象画像の正規化相互相関法による相関値の使用回数に応じた変化を示すグラフである。図８Ａ及び８Ｂでは、スローアウェイチップ１，２，３の相関値をそれぞれ実線、破線、一点鎖線にて示す。なお、相関値の演算は、１回使用毎に行った。 FIG. 7 shows reference images and inspection target images of the throw-away chips 1, 2, and 3. The inspection target image is an image in an unused state from the left in the drawing, after being used 100 times, after being used 200 times, and after being used 250 times. FIG. 8A is a graph showing a change according to the number of times of use of the correlation value by the phase-only correlation method between the reference images of the throw-away chips 1, 2, and 3 and the inspection target image, and FIG. , 2 and 3 are graphs showing changes according to the number of times of use of the correlation value by the normalized cross-correlation method between the reference image and the inspection target image. 8A and 8B, the correlation values of the throw-away chips 1, 2, and 3 are indicated by a solid line, a broken line, and a one-dot chain line, respectively. The calculation of the correlation value was performed for each use.
図８Ａからわかるように、使用回数の増大に伴い、位相限定相関法による相関値は０へ収束している。また、サブピクセルレベルの相関値を演算しているため、ノイズが少なく滑らかに０に収束している。一方、図８Ｂからわかるように、従来の正規化相互相関法による相関値は位置ずれのため一つの値に収束していない。よって、位相限定相関法はスローアウェイチップの劣化度合を評価するのに有効であると言える。 As can be seen from FIG. 8A, the correlation value by the phase-only correlation method converges to 0 as the number of uses increases. Further, since the correlation value at the sub-pixel level is calculated, the noise is smoothly converged to 0. On the other hand, as can be seen from FIG. 8B, the correlation value obtained by the conventional normalized cross-correlation method does not converge to one value due to a positional shift. Therefore, it can be said that the phase only correlation method is effective for evaluating the degree of deterioration of the throw-away chip.
＜第２実施例＞
図９及び１０を参照して、第２実施例について説明する。
<Second embodiment>
A second embodiment will be described with reference to FIGS.
使用環境が異なる同じ種類のスローアウェイチップ１，２，３を使用し、未使用のスローアウェイチップ１，２，３の刃先の基準画像と、使用回数別のスローアウェイチップ１，２，３の刃先の検査対象画像と、の相関値を演算して各スローアウェイチップ１，２，３の劣化度合を評価した。また、スローアウェイチップ１，２，３の摩耗速度を変化させた。具体的には、スローアウェイチップ１の摩耗速度を基準として、スローアウェイチップ２の摩耗速度が速く、スローアウェイチップ３の摩耗速度が遅くなるように調整した。 Using the same type of throwaway tips 1, 2, and 3 in different usage environments, the reference image of the blade tip of the unused throwaway tips 1, 2, and 3, and the throwaway tips 1, 2, and 3 according to the number of uses The degree of deterioration of each throw-away tip 1, 2, 3 was evaluated by calculating the correlation value with the inspection target image of the blade edge. Further, the wear rate of the throw-away tips 1, 2, and 3 was changed. Specifically, with reference to the wear rate of the throw-away tip 1, adjustment was made so that the wear rate of the throw-away tip 2 was fast and the wear rate of the throw-away tip 3 was slow.
相関値は、位相限定相関法によって演算すると共に、比較例として正規化相互相関法によっても演算した。位相限定相関法による相関値は、上記第２実施形態に示した方法で演算した。 The correlation value was calculated by the phase only correlation method and also by the normalized cross correlation method as a comparative example. The correlation value by the phase only correlation method was calculated by the method shown in the second embodiment.
図９に、スローアウェイチップ１，２，３の基準画像と検査対象画像を示す。検査対象画像は、図中左から未使用状態、１００回使用後、２００回使用後、２５０回使用後の画像である。また、図１０Ａは、スローアウェイチップ１，２，３の基準画像と検査対象画像の位相限定相関法による相関値の使用回数に応じた変化を示すグラフであり、図１０Ｂは、スローアウェイチップ１，２，３の基準画像と検査対象画像の正規化相互相関法による相関値の使用回数に応じた変化を示すグラフである。図１０Ａ及び１０Ｂでは、スローアウェイチップ１，２，３の相関値をそれぞれ実線、破線、一点鎖線にて示す。なお、相関値の演算は、１回使用毎に行った。 FIG. 9 shows reference images and inspection target images of the throw-away chips 1, 2, and 3. The inspection target image is an image in an unused state from the left in the drawing, after being used 100 times, after being used 200 times, and after being used 250 times. FIG. 10A is a graph showing a change according to the number of times of use of the correlation value by the phase-only correlation method between the reference images of the throw-away chips 1, 2, and 3 and the inspection target image, and FIG. 10B shows the throw-away chip 1 , 2 and 3 are graphs showing changes according to the number of times of use of the correlation value by the normalized cross-correlation method between the reference image and the inspection target image. 10A and 10B, the correlation values of the throw-away chips 1, 2, and 3 are indicated by a solid line, a broken line, and an alternate long and short dash line, respectively. The calculation of the correlation value was performed for each use.
図１０Ａからわかるように、摩耗速度によって相関値の低下の速度が変化している。このことから、位相限定相関法による相関値を用いれば、摩耗速度の違いによる寿命の評価も精度良く行うことができると言える。 As can be seen from FIG. 10A, the rate of decrease of the correlation value varies depending on the wear rate. From this, it can be said that if the correlation value by the phase-only correlation method is used, it is possible to accurately evaluate the life due to the difference in wear rate.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
１ カメラ（検査対象画像取得部）
２ コンピュータ
１００ 工具検査装置
1 Camera (image acquisition unit for inspection)
2 Computer 100 Tool inspection device
Claims (4)
検査対象となる対象工具を撮像して検査対象画像を取得する検査対象画像取得工程と、
前記基準画像と前記検査対象画像を周波数分解して得られる位相成分に基づいて、前記基準画像と前記検査対象画像との相関値を演算する相関値演算工程と、
前記相関値に基づいて前記対象工具の劣化度合を判定する判定工程と、
を備えることを特徴とする工具検査方法。 A reference image acquisition step of capturing a reference image by photographing a reference tool as a reference;
An inspection object image acquisition step of acquiring an inspection object image by imaging a target tool to be inspected;
A correlation value calculating step of calculating a correlation value between the reference image and the inspection target image based on a phase component obtained by frequency-decomposing the reference image and the inspection target image;
A determination step of determining the degree of deterioration of the target tool based on the correlation value;
A tool inspection method comprising:
基準工具の基準画像と前記検査対象画像を周波数分解して得られる位相成分に基づいて、前記基準画像と前記検査対象画像との相関値を演算する相関値演算部と、
前記相関値に基づいて前記対象工具の劣化度合を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする工具検査装置。 An inspection target image acquisition unit that acquires an inspection target image by imaging a target tool to be inspected;
A correlation value calculation unit for calculating a correlation value between the reference image and the inspection target image based on a phase component obtained by frequency-resolving the reference image of the reference tool and the inspection target image;
A determination unit that determines the degree of deterioration of the target tool based on the correlation value;
A tool inspection apparatus comprising:
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